Venturi et aspiration

[invite4512c9ed]

Bonjour.

Je suis en train d'étudier un système de type Venturi, immergé sous 3 mètres d'eau.

De l'eau circule grâce à une pompe dans une canalisation qui se rétrecit. Ce rétrecissement entraine une augmentation de vitesse en raison de la conservation du débit. Par application du théorème de Bernouilli, je peux calculer la pression au col du Venturi. Evidemment la pression est plus faible qu'en amont. A cet endroit arrive une canalisation reliée à l'atmosphère. La différence de pression entraîne l'aspiration de l'air qui va se retrouver mélangé à l'eau sous l'effet de la turbulence (on a un Reynolds très élevé). Puis le mélange sort du système par une tuyère.

Si je pense avoir bien compris le système, j'ai des doutes sur quelques points :

1) La pression de refoulement de la pompe est bien donnée par Pref=Pasp+ro.g.H avec H hauteur d'élevation de la pompe ?

2) Quel est la valeur du débit d'air qui va circuler dans le tube d'aspiration ? Je sais qu'il est directement relié à la différence de pression et à la hauteur d'immersion (ou la longueur du tube d'aspiration), mais je ne sais pas comment. Faut-il appliquer Bernouilli entre le col du Venturi et le haut du tube ?

3) Comment calculer la portée du jet (mélange eau+air) qui sortira de la tuyère ?

Merci pour votre aide !

@robast
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[invite4512c9ed]

Personne ne veut m'aider ?

Help !

[mbochud]

Bonjour,

La pression d’aspiration au col est bien ½ v2 au col qui devra être supérieure à g h.

Pour le débit d’air, je crois que ça dépend beaucoup du taux d’ouverture du tuyau.
Si le tuyau ouvre peu, l’essentiel de l’énergie de la turbine va aller sous forme d’énergie cinétique de l’eau.
Si le tuyau ouvre plus, davantage d’énergie de la turbine va aller sous forme de compression d’air.

Pour le calcul de la portée ??? On a peut-être besoin d’une modélisation numérique.
Mais là, c’est plus de travail. Tu pourras toujours demander à pbochud.
http://forums.futura-sciences.com/post1171053-1.html

[invite4512c9ed]

J'ai essayé d'appliquer Bernouilli entre le haut du tube d'aspiration (Patm, V=0) et le bas (Pcol, Vaspi), mais je trouve des résultats incohérents, avec des débits d'air de plusieurs milliers de de m^3/h, pour un débit d'eau de l'ordre de 100 m^3/h.

Je pense qu'il y a une erreur qui vient de la considération de la pression en bas du tube égale à la pression du col. Le problème vient du fait que c'est de l'eau qui circule au niveau du Venturi et que c'est de l'air qui est aspiré. Du coup je ne sais pas si appliquer Bernouilli et prendre la pression du col en bas du tube reste correct.

Avis aux spécialistes de la dynamique des fluides !

@robast

[A voir en vidéo sur Futura]

[mbochud]

Le débit d'eau est de l'ordre de 100 m3/h. Quelle est la vitesse de l’eau (ou section) au niveau du venturi ?

[invite4512c9ed]

Si je pars avec une pompe qui délivre une charge de 8,5m pour un débit de 240 m^3/h, j'obtiens une pression de refoulement de 2,1 bars (avec une pression d'aspiration de 1,26 bars car on est immergé). Entre le refoulement et le col le diamètre est divisé par 2 environ. La vitesse passe ainsi de 3 à 13 m/s. Du fait de ce rétrecissement, et en application du théorème de Bernouilli, la pression baisse de 1,1 bars. On se retrouve donc juste en-dessous de la pression atmosphérique. Si j'applique Bernouilli entre l'atmosphère et le bas du tuyau d'arrivée d'air je trouve que la vitesse dans le tube est de 40 m/s, ce qui fait un débit de plus de 3000 m^3/h pour une section égale à la section d'entrée du système.

Où est mon erreur ?

[chatelot16]

bernoulli permet de calculer la depression dans le venturi quand il n'y a rien a aspirer ou quand quand le debit aspiré est faible

mais ce n'est pas bernoulli qui va donner le debit aspiré : le debit aspiré casse la vitesse du jet : il faut augmenter la pression de la pompe pour qu'apres dilution par l'air aspiré il y ait encore la bonne vitesse

[sitalgo]

Bonjour,

En notant A l'entrée du venturi et B le point de jonction des tuyaux je fais le raisonnement suivant :

Pour qu'il y ait aspiration d'air il faut que le point B soit à la pression atmo.
On fait comme si la canalisation AB débouchait à l'air libre avec une hauteur d'eau de 3m au départ. Connaissant les caractéristiques de AB (diamètre, longueur, rugosité, ...), on peut donc calculer le débit maxi qui va y passer.

Au point d'équilibre la pompe doit au moins assurer ce débit pour pouvoir aspirer de l'air. Cependant la quantité d'air aspiré dépend de la géométrie du T. On voit que le tuyau d'aspiration de la pompe est plus petit, selon qu'il est situé en haut ou en bas du raccord, il ne va pas aspirer la même quantité d'air.

Quant à la pompe je ne pense pas qu'on puisse trouver ses caractéristiqes pour un mélange eau-air. Ca m'a l'air assez pifométrique.